色氨酸调控生猪肠道屏障功能的研究进展

马壮壮， 马文锋*， 焦国宝， 陈晓宇， 申慧媛， 鲁 帆

（1.河南科技大学动物科技学院，河南洛阳 471023；2.河南新仰韶生物科技有限公司，河南三门峡 472000）

色氨酸，中性芳香族氨基酸，天然存在的只有L型氨基酸。可参与动物机体蛋白质合成和代谢网络调节，改善肠道屏障和免疫消化功能，其是5-羟色胺、褪黑激素、烟酰胺腺呤二核苷酸（NAD）、NADP、烟酸等的前体物（邝声耀等，2009）。饲粮中添加适量色氨酸，可以有效调控断奶仔猪的食欲，调节蛋白质的合成，影响氨基酸转运载体表达，改善肠道屏障和免疫消化能力，从而提高生猪的生长性能（Martínez等，2012）。

1 色氨酸对生猪肠道屏障功能的影响

肠道是动物体对营养物质消化、吸收的主要器官和场所，同时也是抵抗毒素入侵和外源病微生物的重要屏障之一（Buddington等，2001）。功能性氨基酸影响肠道屏障功能，可以通过借助调控黏膜形态，抵抗毒素入侵和病原微生物的侵袭，协调机体免疫反应和内部信号（罗钧秋等，2019）。

1.1 色氨酸对肠道黏膜形态结构的影响 李小兰（2015）研究表明，日粮中添加色氨酸，可以影响肠道黏膜形态结构的完整性。在日粮中添加适宜剂量的色氨酸，可通过一系列酶和微生物的作用，其代谢产物对黏膜免疫系统的调控包括肠道上皮内分泌细胞、肠道上皮屏障功能、肠道微生物之间的相互作用以及诱导受体或细胞因子在肠道固有免疫细胞上表达。

1.2 色氨酸对肠道紧密连接蛋白表达的影响肠道紧密连接蛋白存在于肠道上皮细胞间隙，是一类黏附连接的膜蛋白复合体。紧密连接蛋白在维持肠道结构平衡、维护肠上皮细胞屏障完整、调节黏膜通透性中具有关键作用。紧密连接的结构由50多种蛋白质构成，从而动态地维持紧密连接的完整（李小兰，2015）。跨膜蛋白包括Claudin和Occludin，而胞质支架蛋白主要包括闭合小环蛋白ZO家族，这三种主要的跨膜连接蛋白通过与其他胞质调节蛋白结合，并通过与相关肌动球蛋白环和连环蛋白相互作用、相互依赖，将紧密连接黏着在一起，有利于紧密连接复合体的稳定性，从而构成上皮细胞屏障，共同构成了复杂的紧密连接复合体（周晓容等，2019）。

1.2.1 色氨酸影响肠道Occludin和Claudin-1的表达 李小兰（2015）用适宜浓度胰高血糖素样肽-2处理断奶仔猪的肠道组织后发现，紧密连接蛋白ZO-1、Occludin、Claudin-1的表达量均提高。冯江鑫等（2018）指出，当饲粮中添加氨基酸（总色氨酸浓度0.9%），其中浓度比例达到0.75%时，能够降低Occludin蛋白的mRNA表达量，对断奶仔猪的肠道结构产生负面影响。马文锋等（2021）研究表明，当日粮中的色氨酸和赖氨酸的比例进行调整，Occludin蛋白的表达量发生明显的变化，色氨酸增加时可以提高十二指肠和回肠中Occludin的表达量，当色氨酸过量时其肠道屏障完整性可能受到负面影响。根据Liu等（2017）的研究，在育肥猪的饲料中添加适量比例的色氨酸，能够增加紧密连接蛋白Claudin-3的表达，改善猪的肠道屏障功能，进而提高育肥猪的生长性能。

1.2.2 色氨酸影响肠道闭合小环蛋白ZO的表达闭合小环蛋白ZOs（ZO-1、ZO-2和ZO-3），可作为胞质TJ噬斑的特质分子组件，其中ZO-1最早被发现具有紧密连接的特点（宗秋芳等，2018）。肌动蛋白-细胞骨架可通过与ZO蛋白之间的多种相互作用，提供不同的支架或连接。当ZO-1在肠道中的表达量上调时，可以显著影响肠道通透性。在饲料中添加色氨酸时，可通过检测ZO-1的表达量或者活性，进而判断色氨酸对肠屏障功能的作用。但也有研究表明，当饲料中色氨酸的浓度过高时（0.75%），可以明显降低紧密连接蛋白-1（ZO-1)的基因表达量，损伤肠道黏膜完整性（Tossou等，2016）。

2 色氨酸对生猪肠道氨基酸或小肽转运载体的影响

日粮蛋白质在动物体内水解为氨基酸（AA）或小肽后，通过肠上皮细胞转运载体的吸收转运进入血液或淋巴，供机体吸收利用并参与营养代谢。游离氨基酸主要依靠肠上皮细胞中的氨基酸转运载体进入细胞。肠上皮细胞顶膜中的小肽转运载体（PepT1和PepT2）蛋白可以吸收小肽至肠上皮细胞，进而被机体吸收利用。动物肠道上皮细胞对底物的吸收能力，主要取决于小肽和氨基酸转运载体基因的表达量，相应地底物浓度也是影响载体表达量的因素之一（权素玉等，2015）。

2.1 色氨酸对肠道氨基酸转运载体的影响 同一细胞膜中，可以出现许多具有重叠特异性的不同转运系统，因而每个转运系统均可以转运多种氨基酸（朱艳芝，2020）。在日粮中添加色氨酸，增加了肠道中碱性氨基酸通过基底膜进入血液循环的含量。当色氨酸的含量增多时，小肠对碱性氨基酸的转运能力增强，反之则亦然。在饲粮中添加色氨酸，发现7 d和14 d的肠道和血清总氨基酸含量增加，说明色氨酸能够作用于氨基酸转运载体，从而促进蛋白质和氨基酸的消化吸收（江敏等，2015；Willemen等，2014）。

2.2 色氨酸对小肽转运载体的影响 小肽转运载体是肠道吸收利用小肽的一种低亲和力、高容量的转运系统。在逆浓度梯度状态下，小肽转运载体1（PepT1）和小肽转运载体2（PepT2）可以利用质子电化学梯度系统，将小肽和小肽类似物转运到细胞内（周苗苗等，2009）。其中，二肽和三肽是动物摄取蛋白质的主要形式。在胃肠道上皮细胞中，小肠组织表达的媒介PepT1，可以将大量的小肽（二肽和三肽）转运吸收（Daniel等，2004）。也有研究表明，肠道中色氨酸的存在和PepT1是相互促进的关系，相应地改善肠道对游离氨基酸的转运状态（马小珍等，2007）。

3 小结

色氨酸是生猪的必需氨基酸之一，在调节生猪肠道屏障及氨基酸转运载体方面具有重要作用。在生猪的日粮中添加适宜剂量的色氨酸，可以影响肠道紧密连接蛋白的表达，改变肠道黏膜的形态结构。色氨酸也可以介导生猪肠道氨基酸和小肽转运载体的表达，进而影响蛋白质和氨基酸的吸收利用。